[实用新型]电控机械光开关

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种电控机械光开关，主要应用于光通信系统、光纤网络系统、光纤测量系统或仪器以及光纤传感系统中的光信号的交换。

背景技术：

在光纤网络系统中，信息的传输是通过光信号在光纤中的传输来实现。虽然光信号在光纤中的传输与电信号在金属导线中的传输有一定的相似之处，然而众所周知的是将光信号从输入光纤切换到不同的输出光纤中要比电信号通过电子开关的切换要难得多。

电信号在金属导线中传输时可以非常容易地实现连接，而光信号要从输入光纤进入输出光纤必须要有非常精确的耦合，否则光强的损失将非常严重。现在在光网络系统中普遍使用的单模光纤的横截面非常小，它的纤芯直径仅为9微米左右，而且它的可接收的角度(数值孔径)也非常小，为了确保传输效率，入射光必须位于纤芯的数值孔径以内。因此，用于将输入光切换到不同输出端口的光开关必须要有非常高的精度。

由于光开关的应用非常广泛，在在先技术中，有很多关于光开关的发明专利。美国专利US4589726，提供的“旋转式光开关”，该专利主要应用于二路输入光和二路输出光(2×2)光开关，用步进电机将一直角棱镜旋转90度来完成光路的切换。该发明存在着如下一些问题，首先是步进电机的切换速度很慢，切换时间通常在15毫秒以上，而现代通信系统对光开关切换时间的要求通常在10毫秒以下；其次该发明只采用了一只棱镜，在调整中存在着很棘手的光路相互干涉的问题，由于光路的切换是通过棱镜在相互垂直的两个方向上的转动来保证的，当调整好一个方向之后，就很难保证另一个方向上光路的耦合，而且光路的调整非常耗费时间，因此该发明在可制造性上存在很大的问题。

美国专利US5436986，提供的“用于光纤之间信号交换的设备和方法”，该发明通过两个相对的直角面镀反射膜的等腰直角棱镜的移入和移出光路来实现光信号交换。在该发明中，由于在棱镜移出光路时一个棱镜必须位于两个自聚焦透镜之间，因此两个自聚焦透镜之间的距离相对较宽，从而导致整个开关的尺寸变得很大，不能满足现代通信系统对开关尺寸要求越来越小的需求；其次，该发明中每个棱镜需要在两个直角面上镀高反膜增加了开关的成本；另外，在该发明中光信号的输入端和输出端位于开关的两侧，不便于光通信系统中对开关的集成。

发明内容：

本实用新型的电控机械光开关，包括有基板1，在基板1上置有基座12和继电器11，在基座12上固定有固定棱镜基座8，在固定棱镜基座8上置有等腰直角棱镜形的固定棱镜7。在基座12上，对着固定棱镜7的斜面固定有准直器夹具5。在准直器夹具5内，置有第一入射准直器3，如图1、2和3所示。或者置有第一入射准直器3和第二入射准直器13如图4、5和6所示。在准直器夹具5内，同时还置有第一出射准直器4和第二出射准直器2。所有的准直器，包括第一入射准直器3、第二入射准直器13、第一出射准直器4和第二出射准直器2的中心轴线都相互平行，并且都垂直于固定棱镜7的斜面。在基座12上还固定有门框形档板10。有一悬臂梁9一端固定在继电器11上，由门框形档板10的门框内穿过，另一端固定有等腰直角棱镜形的活动棱镜6。当活动棱镜6置于光路中时，活动棱镜6是置入在准直器夹具5与固定棱镜7之间，而且活动棱镜6的斜面对着准直器夹具5，与上述各准直器2、3、4和13的中心轴线垂直。活动棱镜6的直角棱线垂直于固定棱镜7的直角棱线。如图1、2、3、4、5和6所示。

所说的固定棱镜7和活动棱镜6均是等腰直角棱镜形，它们的斜面为光入射面，都镀有增透膜。两直角平面均为反射面。本实用新型中是利用等腰直角棱镜的全反射特性，将活动棱镜6和固定棱镜7置放在两直角平面对入射光束为全反射角的位置。当然也可以在两直角平面上镀有增反射膜，但这样就增加了制造成本。

上面所说的活动棱镜6是固定在悬臂梁9的一端上，悬臂梁9的另一端固定在继电器11上，由继电器11的吸合或断开，使悬臂梁9落下或抬起，带动活动棱镜6在垂直方向上落入光路中或离开光路。这种结构可以称为是悬臂式结构。也可以是另一种推拉式结构，在准直器夹具5与固定棱镜7之间的基座12上置有导轨，在导轨上置有由继电器驱动的滑块，将活动棱镜6置放在滑块上。当继电器吸合或断开时，使滑块在导轨上，来回移动，带着滑块上的活动棱镜6移入光路，或移出光路。

下面详细描述上面所述的结构。

1. 1×2电控机械光开关